FULLERÈNES

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Graphène : vue d'artiste

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Crédits : J. Meyer/ University of Manchester

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Le pavillon des États-Unis

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Four solaire d'Odeillo

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Crédits : D.R.

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De la molécule au solide moléculaire

Que faire avec ces molécules si inhabituelles ? C'est l'aspect matériau solide qui a d'abord été étudié et il est vite apparu que ces molécules pouvaient facilement cristalliser, à température ambiante, dans un réseau cubique à faces centrées, où les molécules continuent à tourner sur elles-mêmes (à plus de 1011 tours par seconde) comme si elles étaient libres. Elles forment des systèmes que les physiciens ont l'habitude de manipuler : des monocristaux, des poudres cristallines, des couches minces, des monocouches... Comme ces solides, appelés fullerites, sont constitués d'un assemblage de sphères, l'espace vide entre celles-ci est important (30 p. 100 du volume total apparent) et permet que s'y logent (suivant un processus appelé intercalation) des atomes ou des molécules. C'est ainsi que le dioxygène de l'air (O2) s'intercale spontanément et de façon réversible dans ces structures, mais en trop petite quantité pour qu'on envisage d'utiliser le fullerite comme matériau absorbant. Plus intéressante est l'intercalation d'atomes alcalins, comme le potassium (K), le rubidium (Rb) ou le césium (Cs). En remplissant les vides au maximum, on arrive à former des composés définis qui se révèlent supraconducteurs au-dessous d'une certaine température appelée température critique. C'est ainsi que le composé K3C60 (trois atomes de K pour une molécule de C60) devient supraconducteur au-dessous de 20 K et Rb3C60 au-dessous de 30 K. Cette propriété est la conséquence directe de la géométrie des molécules C60, qui, du fait de la courbure de l'enveloppe carbonée, module les caractéristiques électroniques du système. Toutefois, les applications envisagées dans le domaine de la supraconduction se sont révélées rapidement limitées, ces composés n'étant pas stables à l'air et les températures critiques ne dépassant pas 44 K (pour le Cs3C60 sous pression) – températures élevées par rapport à celles des supraconducteurs classiques (autour de 25 K), mais trop faibles par rapport à celles des supraconducteurs à [...]

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Écrit par :

  • : ancien directeur de recherche au C.N.R.S., Groupe de dynamique des phases condensées, université de Montpellier-II

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FULLERÈNES ET NANOTUBES

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  • Arnaud HAUDRECHY
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Mis en évidence en 1985 et abondamment décrits par Richard Smalley, Robert Curl et Harold Kroto (qui seront récompensés pour cette découverte par le prix Nobel de chimie en 1996), les fullerènes représentent une nouvelle famille de molécules constituées par des atomes de ca […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/fullerenes-et-nanotubes/#i_20372

CURL ROBERT F. Jr. (1933- )

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  • Georges BRAM
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Physico-chimiste américain né à Alice, au Texas. Robert F. Curl fait ses études à Berkeley (Californie), où il obtient, en 1957, un doctorat en chimie. Curl travaille depuis 1958 à l'université Rice, à Houston (Texas) où il a été nommé professeur en 1967. C'est grâce à la collaboration étroite entre Robert F. Curl, Harold W. Kroto et Richard E. Smalley que les fullerènes ont été découverts. À l'or […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/robert-f-curl/#i_20372

KROTO HAROLD WALTER (1939-2016)

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  • Georges BRAM
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Physicochimiste britannique né le 7 octobre 1939 à Wisbech (Cambridgeshire, Royaume-Uni) et mort le 30 avril 2016 à Lewes (Sussex, Royaume-Uni). Harold W. Kroto obtient en 1967 un doctorat à l'université de Sheffield. Il commence à enseigner en 1967 à l'université du Sussex à Brighton, où il a été nommé professeur en 1985. Il est professeur de la Royal Society de 1991 à 2001. C'est grâce à la col […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/harold-walter-kroto/#i_20372

SMALLEY RICHARD (1943-2005)

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  • Georges BRAM
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Physico-chimiste américain né le 6 juin 1943 à Akron, Ohio (États-Unis). Richard Errett Smalley obtient en 1963 un doctorat à l'université de Princeton (New Jersey). Il est nommé professeur de chimie à l'université Rice à Houston (Texas) en 1971, puis professeur de physique dans la même université en 1990. C'est grâce à la collaboration étroite de Robert F. Curl, Harold W. Kroto et Richard E. Sma […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/richard-smalley/#i_20372

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Pour citer l’article

Patrick BERNIER, « FULLERÈNES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 27 juin 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/fullerenes/